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十进制整数的反码

十进制整数的反码

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题目描述

代码结果

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/*
 * 思路:
 * 1. 将整数N转换为二进制字符串。
 * 2. 使用Java Stream处理二进制字符串,将'1'变为'0','0'变为'1'。
 * 3. 将反码二进制字符串转换回整数。
 */
import java.util.stream.Collectors;
public class Solution {
    public int bitwiseComplement(int N) {
        // 步骤1:将整数N转换为二进制字符串
        String binaryString = Integer.toBinaryString(N);
        // 步骤2:使用Java Stream处理二进制字符串
        String complement = binaryString.chars()
                                        .mapToObj(c -> c == '1' ? '0' : '1')
                                        .map(String::valueOf)
                                        .collect(Collectors.joining());
        // 步骤3:将反码二进制字符串转换回整数
        return Integer.parseInt(complement, 2);
    }
}

解释

方法:

题解采用了直接操作字符串的方法来求解二进制的反码。首先,使用`bin(N)`函数将整数N转换为二进制字符串,然后去掉前缀'0b'。接着,通过替换操作将所有的'1'变为'2'(中间状态),将所有的'0'变为'1',最后将所有的'2'变为'0',从而完成了反码的生成。最后,使用`int(x, 2)`将得到的二进制字符串转换回十进制整数。

时间复杂度:

O(b)

空间复杂度:

O(b)

代码细节讲解

🦆
为什么在进行替换操作时,首先将所有的'1'替换为'2',而不是直接替换成'0'?
在进行替换操作时,首先将所有的'1'替换为'2'是为了避免替换冲突。如果直接将'1'替换为'0',那么在随后的步骤中,我们无法区分原始字符串中的'0'和被替换后的'0'。使用'2'作为中间状态可以帮助我们区分这些字符,从而正确地完成所有替换步骤。
🦆
该算法在处理N为0的情况时会有什么特别的表现或需要特别处理吗?
当N为0时,二进制表示为'0'。按照算法,这将被替换为'1',然后直接转换回十进制,结果也是1。这种情况下算法依然有效并且不需要特别处理,因为在二进制中'0'的反码确实是'1'。
🦆
题解中使用了三次字符串替换来实现反码,是否有更高效的方法来达到同样的目的?
是的,存在更高效的方法来实现反码。一种方法是使用位运算。首先,可以通过位运算计算出与N长度相同的全1的二进制数,然后使用异或运算符(^)来直接获取反码。这种方法减少了字符串操作,只涉及几次位运算,因此在性能上更优。
🦆
如果输入的N非常大,该算法的性能表现如何,是否有可能出现性能瓶颈?
如果输入的N非常大,该算法的性能可能会受到影响。由于算法涉及到字符串操作,包括创建二进制字符串、多次替换操作以及最后的字符串到整数的转换,这些操作的时间复杂度和空间复杂度都随着N的增大而变得不那么高效。尤其是字符串替换操作,它在处理很长的字符串时可能成为性能瓶颈。使用位运算可以显著提高处理大整数的效率。

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